Granitplattform speziell für Reinräume: Keine Freisetzung von Metallionen, ideale Wahl für Wafer-Inspektionsgeräte.

Im Bereich der Halbleiterwafer-Inspektion steht die Reinheit der Reinraumumgebung in direktem Zusammenhang mit der Produktausbeute. Mit der stetigen Verbesserung der Präzision von Chip-Fertigungsprozessen steigen auch die Anforderungen an die Trägerplattformen von Prüfgeräten. Granitplattformen, die keine Metallionen freisetzen und nur geringe Partikelbelastung aufweisen, haben sich gegenüber herkömmlichen Edelstahlmaterialien als bevorzugte Lösung für Wafer-Inspektionsgeräte etabliert.

Granit ist ein natürliches magmatisches Gestein, das hauptsächlich aus nichtmetallischen Mineralien wie Quarz, Feldspat und Glimmer besteht. Diese Eigenschaft verleiht ihm den Vorteil, dass keine Metallionen freigesetzt werden. Im Gegensatz dazu ist Edelstahl, eine Legierung aus Metallen wie Eisen, Chrom und Nickel, aufgrund der Einwirkung von Wasserdampf und sauren oder alkalischen Gasen in Reinraumumgebungen anfällig für elektrochemische Oberflächenkorrosion. Dies führt zur Ausfällung von Metallionen wie Fe²⁺ und Cr³⁺. Sobald sich diese winzigen Ionen an der Oberfläche des Wafers anlagern, verändern sie die elektrischen Eigenschaften des Halbleitermaterials in nachfolgenden Prozessen wie Fotolithografie und Ätzung, verursachen eine Schwellenspannungsdrift des Transistors und können sogar Kurzschlüsse im Schaltkreis hervorrufen. Testergebnisse professioneller Institutionen zeigen, dass die Freisetzung von Metallionen nach 1000 Stunden kontinuierlicher Exposition einer Granitplattform unter simulierten Reinraumbedingungen (23 ± 0,5 °C, 45 ± 5 % relative Luftfeuchtigkeit) unterhalb der Nachweisgrenze (< 0,1 ppb) lag. Die durch Metallionenkontamination verursachte Defektrate von Wafern kann bei Verwendung von Edelstahlplattformen bis zu 15 % bis 20 % betragen.

Auch hinsichtlich der Partikelkontaminationskontrolle schneiden Granitplattformen hervorragend ab. Reinräume stellen extrem hohe Anforderungen an die Konzentration suspendierter Partikel in der Luft. Beispielsweise darf in Reinräumen der ISO-Klasse 1 die Anzahl der 0,1-µm-Partikel pro Kubikmeter 10 nicht überschreiten. Selbst polierte Edelstahlplattformen können durch äußere Einflüsse wie Gerätevibrationen und Bedienungspersonal Metallabrieb oder sich ablösende Oxidschichten bilden, die den optischen Strahlengang der Detektion beeinträchtigen oder die Waferoberfläche zerkratzen können. Granitplattformen hingegen sind aufgrund ihrer dichten Mineralstruktur (Dichte ≥ 2,7 g/cm³) und hohen Härte (6–7 auf der Mohs-Skala) auch bei langfristiger Nutzung verschleiß- und bruchfest. Messungen zeigen, dass sie die Konzentration suspendierter Partikel in der Luft im Bereich der Detektionsgeräte im Vergleich zu Edelstahlplattformen um mehr als 40 % reduzieren und somit die Reinraumstandards effektiv einhalten.

Neben seinen Reinheitseigenschaften übertrifft die Gesamtleistung von Granitplattformen die von Edelstahl deutlich. Hinsichtlich der thermischen Stabilität liegt sein Wärmeausdehnungskoeffizient bei nur (4–8) × 10⁻⁶/℃, weniger als halb so hoch wie der von Edelstahl (ca. 17 × 10⁻⁶/℃). Dadurch bleibt die Positioniergenauigkeit der Messgeräte auch bei Temperaturschwankungen im Reinraum besser erhalten. Die hohe Dämpfung (Dämpfungsgrad > 0,05) reduziert Vibrationen der Geräte schnell und verhindert ein Wackeln der Messsonde. Dank seiner natürlichen Korrosionsbeständigkeit bleibt Granit auch bei Kontakt mit Fotolacklösungsmitteln, Ätzgasen und anderen Chemikalien stabil, ohne dass eine zusätzliche Schutzbeschichtung erforderlich ist.

Granitplattformen finden derzeit breite Anwendung in modernen Waferfertigungsanlagen. Daten belegen, dass sich durch die Einführung von Granitplattformen die Fehlerrate bei der Partikelerkennung auf Waferoberflächen um 60 % verringert, der Kalibrierzyklus der Geräte um das Dreifache verlängert und die Gesamtproduktionskosten um 25 % gesenkt werden konnten. Da die Halbleiterindustrie zunehmend auf höhere Präzision setzt, werden Granitplattformen mit ihren Kernvorteilen wie der Vermeidung von Metallionenemissionen und geringer Partikelbelastung auch weiterhin eine stabile und zuverlässige Unterstützung bei der Waferinspektion bieten und somit maßgeblich zum Fortschritt der Branche beitragen.